Medición de resistencia de aislamiento en transformadores eléctricos

El aislamiento en los transformadores eléctricos es como una barrera protectora que evita la fuga de corriente y los cortocircuitos, asegurando un flujo de electricidad seguro y confiable. Sin embargo, este aislamiento puede degradarse con el tiempo debido a factores como el envejecimiento, la humedad, la contaminación o el estrés eléctrico. Al medir la resistencia, se puede determinar si el aislamiento está en buenas condiciones o si presenta alguna debilidad que pueda comprometer la seguridad del transformador.

Prueba de medición

Los transformadores son sometidos a pruebas sobre o cerca de su voltaje nominal para asegurarse de que no haya fugas entre bobinas o hacia tierra. Requiere la aplicación de un voltaje de prueba durante 10 minutos, tomando lecturas a intervalos específicos (30 segundos y luego cada minuto). Este procedimiento se lleva a cabo con el transformador completamente desconectado de la línea y la carga, pero es importante mantener la conexión a tierra sin quitarla.

Las conexiones de prueba se pueden realizar la siguiente forma:

Conexión	Esquema
Alta vs (Baja +Tierra)
Baja vs (Alta + Tierra)
Alta vs Baja
Alta vs Tierra
Baja vs Tierra

Voltaje de operación de la bobina del transformador (v)	Voltaje DC mínimo de prueba (V)	Resistencia de aislamiento mínima recomendada en aislamiento líquido [MΩ]	Resistencia de aislamiento mínima recomendada en aislamiento seco [MΩ]
0-600	1000	100	500
601-5000	2500	1000	5000
>5000	5000	5000	25000

Tabla 1. Prueba de Aceptación de resistencia de aislamiento de transformadores (NETA)

La resistencia de aislamiento varía casi exponencialmente con la temperatura, por ello antes de proceder con el análisis de los resultados, es imprescindible llevar a cabo la conversión de todos los valores a una temperatura estándar de 20°C, siguiendo la tabla proporcionada.

Temperatura [°C]	Factor de corrección para aislamiento líquido	Factor de corrección para aislamiento seco
-10	0.125	0.25
-5	0.18	0.32
0	0.25	0.40
5	0.36	0.50
10	0.50	0.63
15	0.75	0.81
20	1.00	1.00
25	1.40	1.25
30	1.98	1.58
35	2.80	2.00
40	3.95	2.5
45	5.60	3.15
50	7.85	3.98
55	11.20	5.00
60	15.85	6.3
65	22.40	7.90
70	31.75	10.00
75	44.70	12.60
80	63.50	15.80
85	89.789	20
90	127.00	25.2
95	180.00	31.60
100	254.00	40.00
105	359.15	50.40
110	509.00	63.20

Tabla 2. Factores de corrección por efecto de la temperatura del valor de resistencia de aislamiento de transformadores (NETA)

Los índices de polarización y de absorción son dos parámetros que nos indican el grado de deterioro del aislamiento en un bobinado proporcionando una idea del estado del aislante, asimismo, son la forma más adecuada, rápida y económica para evaluar el estado del aislamiento de un equipo.

Índice de polarización

El índice de polarización (IP) en los transformadores es una medida importante que indica la calidad del aislamiento dieléctrico en el equipo, evaluando el estado de humedad y limpieza de la máquina. En la práctica, se recomienda que el índice de polarización sea mayor a 2.0.

IP = \frac{R_{aisl_{10min}}}{R_{aisl_{1min}}}

donde:

$R_{aisl_{10min}}$ es la resistencia de aislamiento al minuto 10
$R_{aisl_{1min}}$ es la resistencia de aislamiento al minuto 1

Es importante señalar que el método de medición a través de la lectura del índice de polarización es adecuado para evaluar los sistemas de aislamiento sólidos, pero no se recomienda para equipos como transformadores de aceite, ya que podría arrojar resultados poco concluyentes incluso en situaciones de buen aislamiento.

Relación de absorción dieléctrica

En instalaciones o equipos con aislantes que experimentan una rápida disminución en la corriente de absorción, las lecturas de resistencia de aislamiento a los 30 y 60 segundos pueden ser adecuadas para evaluar la calidad del aislamiento.

DAR = \frac{R_{aisl_{60seg}}}{R_{aisl_{30seg}}}

donde:

$R_{aisl_{60seg}}$ es la resistencia de aislamiento a los 60 segundos (1 minuto)
$R_{aisl_{30seg}}$ es la resistencia de aislamiento a los 30 segundos

El índice de disipación dieléctrica (DAR) indica el nivel de absorción del aislamiento. Un valor más alto sugiere que el aislamiento está en mejores condiciones (menos humedad y contaminación).En la práctica, se sugiere que el índice de absorción sea superior a 1.5.

Conclusiones

La prueba de resistencia de aislamiento tiene como propósito evaluar la capacidad de los materiales aislantes para resistir la corriente de fuga.
La medición de la resistencia de aislamiento se ve influenciada por factores como la temperatura y humedad.
Es recomendable analizar la evolución de los resultados obtenidos en las pruebas periódicas de los transformadores de potencia para evaluar su estado y condiciones.
Observar la tendencia de estos valores proporciona información valiosa sobre el funcionamiento y posibles cambios en el tiempo.